Prezenční studium

4 roky

prof. Ing. Ivo Dlouhý, CSc.

Předseda :
prof. Ing. Ivo Dlouhý, CSc.
Člen interní :
prof. RNDr. Karel Maca, Dr.
prof. RNDr. Pavel Šandera, CSc.
Člen externí :
prof. RNDr. Antonín Dlouhý, CSc.
prof. Mgr. Tomáš Kruml, CSc.

Cílem doktorského studia je:
• Zabezpečit výchovu graduovaných tvůrčích pracovníků v oblasti fyziky materiálů a materiálových věd pro jejich působení v akademické sféře, ústavech základního a aplikovaného výzkumu a odborech výzkumu a vývoje průmyslových společností.
• Umožnit doktorandovi rozvoj talentu k tvůrčím aktivitám a další rozvoj vědecké či inženýrské osobnosti. Zajistit rozvoj jeho schopností zpracovávat vědecké poznatky ve studovaném oboru a oborech souvisejících, a to jak literární, tak vlastní získané teoretickou nebo experimentální prací.
• Vytvořit návyky potřebné pro tvůrčí činnost v oblasti materiálových věd a příbuzných oborů a pro komunikaci s vědeckou obcí.
• Doktorské studium je primárně zaměřeno na základní výzkum souvislostí mezi strukturou, chováním a vlastnostmi materiálů ve vazbě na parametry jejich přípravy se zaměřením na materiály na bázi kovů, polymerů, a keramiky a jejich kompozitů.
• Smyslem výzkumu realizovaného doktorandy je rovněž vývoj nových materiálů, optimalizace užitných vlastností materiálů a predikce jejich provozní životnosti na základě teoretických a výpočetních metod podložených experimenty.

• Pojetí a obsah studia odpovídá stanoveným cílům a umožňuje dosažení profilu absolventa, vychází ze soudobého stavu vědeckého poznání a tvůrčí činnosti v oblasti fyziky materiálů a materiálových věd.
• Absolventem studia je vyzrálá osobnost, tvůrčím způsobem myslící, schopná formulovat a realizovat výzkumné projekty teoretické a experimentální povahy, příp. rozvíjet a aplikovat poznatky těchto projektů ve výrobní praxi.
• Doktorand získá široké teoretické a experimentální znalosti v oblasti moderních materiálů a metod jejich vývoje, přípravy, studia jejich chování při mechanickém, tepelném či korozním namáhání a vlastností ve vazbě na strukturu.
• Absolventem bude odborník schopný exaktních popisů zpracovatelských procesů, návrhů velmi složitých výrobků z kovů, keramik a polymerů i kompozitů s těmito matricemi, nástrojů pro jejich výrobu, matematických simulací zpracovatelských procesů, modelování mechanického chování materiálů či predikcí jeho vlastností a životnosti.
• Absolventi budou vybaveni širokými znalostmi o vlastnostech a chování konstrukčních keramik, polymerů, kovových materiálů a kompozitů a procesech při zpracování na finální výrobky a nástroje a to na úrovni teoretické, ale i praktické.
• U absolventů se předpokládá uplatnitelnost na vedoucích pozicích spojených s technickou a technologickou přípravou výroby, kde budou na základě studiem získaných znalostí schopni rozvíjet výrobní procesy a jejich navrhování.
• Absolventi se též uplatní jako výzkumní a vývojoví pracovníci v centrech aplikovaného výzkumu, a po navazující vědecko-pedagogické a zahraniční praxi i jako akademičtí pracovníci univerzit a akademických pracovišť.

• Doktorský program „Materiálové vědy“ je postaven tak, aby absolvent byl samostatně jednající materiálový specialista uplatnitelný v řadě oblastí, schopný formulovat a realizovat výzkumné, rozvojové a aplikační projekty.
• S ohledem na úlohu materiálů ve všech konstrukčních aplikacích a technologiích tvůrčí pracovníci v oblasti materiálových věd a inženýrství najdou vždy odpovídající uplatnění doma i v zahraničí mj. v následujících oblastech.
- V rámci postdoktorských projektů na řadě zahraničních pracovišť pro absolventy s ambicí aktivně působit v oblastech vědeckého výzkumu.
- V podobě přímého zapojení do výzkumných týmů akademických pracovišť a pracovišť aplikovaného výzkumu.
- V odborech výzkumu a vývoje průmyslových podniků, resp. interdisciplinární týmech těchto pracovišť.
• Ve všech uvedených případech lze přitom předpokládat plnohodnotné zapojení nejen v ČR, ale i na zahraničních pracovištích.

Viz platné předpisy, Směrnice děkana Pravidla pro organizaci studia na fakultě (doplněk Studijního a zkušebního řádu VUT v Brně).

Pravidla a podmínky pro tvorbu studijních programů určují:
ŘÁD STUDIJNÍCH PROGRAMŮ VUT,
STANDARDY STUDIJNÍCH PROGRAMŮ VUT,
STUDIJNÍ A ZKUŠEBNÍ ŘÁD VUT,
SMĚRNICE DĚKANA Pravidla pro organizaci studia na fakultě (doplněk Studijního a zkušebního řádu VUT v Brně),
SMĚRNICE DĚKANA FSI Jednací řád oborových rad doktorských studijních programů FSI VUT v Brně.
Studium v DSP se neuskutečňuje v kreditovém systému. Klasifikační stupně jsou „prospěl“, „neprospěl“, u obhajoby disertační práce je výsledek „obhájil“, „neobhájil“.

Na VUT jsou zohledněny potřeby rovného přístupu k vysokoškolskému vzdělávání. V přijímacím řízení ani ve studiu nedochází k přímé či nepřímé diskriminaci z žádných důvodů. Studujícím se specifickými vzdělávacími potřebami (poruchy učení, fyzický a smyslový handicap, chronická somatická onemocnění, poruchy autistického spektra, narušené komunikační schopnosti, psychická onemocnění) je poskytováno poradenství v poradenském centru VUT, které je součástí Institutu celoživotního vzdělávání VUT. Podrobně tuto problematiku řeší Směrnice rektora č. 11/2017 „Uchazeči a studenti se specifickými potřebami na VUT“. Rovněž je vytvořen funkční systém sociálních stipendií, který popisuje Směrnice rektora č. 71/2017 „Ubytovací a sociální stipendium“.

Doktorský studijní program navazuje na bakalářské a magisterské vzdělání ve specializaci Materiálové inženýrství (B-MTI) a magisterského programu Materiálové inženýrství (M-MTI). V jeho průběhu je studentům poskytován vyvážený základ teoretických a inženýrských disciplín doplněných o laboratorní výuku s maximálně možným využitím nejmodernější přístrojové a výpočtové techniky.
U adeptů jiných se vzděláním dosaženým na jiných universitách musí být absolvované magisterské vzdělání obsahově prostupné s obory Materiálové vědy a inženýrství, Fyzika materiálů, Fyzika pevné fáze, Chemie materiálů apod.
Doktorský program „Materiálové vědy“ nahrazuje stávající doktorský studijní program „Fyzikální a materiálové inženýrství“. Oba programy jsou koncepčně shodné a po přidělení souhlasného stanoviska s akreditací programu „Materiálové vědy“ dokončí doktorandi svá studia v rámci aktuálně akreditovaného programu.

1. kolo (podání přihlášek od 01.04.2026 do 31.05.2026)

1. Inovativní metody laserového čistění pro odstranění vysokoteplotních oxidů v průmyslových aplikacích

   Disertační práce se zaměří na vývoj a implementaci pokročilých technik laserového čištění pro efektivní odstranění vysokoteplotních oxidů z kovových povrchů v průmyslovém prostředí. Výzkum bude zahrnovat studium interakce laserového paprsku s oxidovanými vrstvami, vývoj optimalizovaných procesních parametrů. Cílem je prokázat možnost nasazení této technologie, minimalizovat energetickou náročnost a zlepšit kvalitu povrchů a porovnat tuto technologii se stávajícími procesy. Cíle disertační práce: - Analyzovat současné technologie laserového čištění a identifikovat jejich omezení v odstraňování vysokoteplotních oxidů. - Vyvinout nové metodiky a postupy pro zlepšení účinnosti laserového čištění v průmyslových podmínkách. - Navrhnout a otestovat prototypy laserových systémů přizpůsobených specifickým aplikacím. - Vyhodnotit ekonomické a ekologické dopady implementace navržených technologií v průmyslu.

   Školitel: Kotrbáček Petr, doc. Ing., Ph.D.

2. Modifikace Al slitin náchylných na tvorbu trhlin za horka

   Použití 3D tisku nebo obecněji aditivní výroby (AM) namísto klasických technologií představuje zcela odlišný způsob výroby, kdy dochází k redukci potřebných výrobních kroků a obvykle
   i k minimalizaci odpadu z procesu výroby. Pro vytvoření žádaného dílce daného konstrukčního uspořádání je nutné vzít v úvahu multidisciplinaritu aditivní výroby, kdy je nutné kombinovat znalosti z různých oblastí vč. materiálového inženýrství tak, aby vyráběná konstrukce byla vyrobitelná s požadovanými materiálovými vlastnostmi zajišťujícími danou funkci. Jednou z nejrozšířenějších skupin materiálů zpracovávaných technologií LPBF (Laser Powder Bed Fusion) jsou Al slitiny. Vypisované téma doktorského studia cílí na specifickou skupinu Al-slitin, konkrétně systém Al-Cu, kdy hlavní cílem je pomocí technologie LPBF připravit modifikovanou slitinu systému Al-Cu se zvýšenou odolností vůči tvorbě trhlin za horka, vhodnou pro výrobu dynamicky zatěžovaných součástí. V rámci doktorské práce budou hodnoceny vlastnosti připravené slitiny nejen z pohledu základních mechanických vlastností, ale zejména vlastností únavových s důrazem na roli intermediárních fází (typicky Ti₃Al apod.) a substruktury vzniklé při procesu LPBF v procesu iniciace únavových trhlin.

   Školitel: Pantělejev Libor, prof. Ing., Ph.D.

3. Multimateriálové struktury pro biomedicínské aplikace připravené 3D tiskem

   Multimateriálová aditivní výroba je v současné době významnou oblastí výzkumu keramických a kompozitních materiálů pro biomedicínské aplikace. Vícemateriálový soutisk umožňuje vytvářet komplexní, funkčně diferencované struktury napodobující přirozené biologické struktury, které podporují regeneraci organismu a mohou tak být významným přínosem v oblasti personalizované medicíny. Cílem doktorské práce bude studium soutisku biokeramických materiálů pomoci Digital Light Processing (DLP) 3D tisku, které bude zahrnovat nejen optimalizaci keramických suspenzí pro tisk a parametrů procesu tisku a tepelného zpracování tistěných struktur, ale také studium chemické/fyzikální kompatibility materiálů, jejich stability a integrity nebo řízení porozity a mikrostruktury. Významný bude popis bioaktivity a mechanických charakteristik připravených struktur, které budou designovány pro specifické aplikace v oblasti inženýrství kostních tkání s důrazem na optimální propojení bioaktivních materiálů s materiály mechanicky odolnými.

   Školitel: Částková Klára, doc. Ing., Ph.D.

4. Precipitační inženýrství ve vícesložkových hliníkových slitinách: Manipulace mikrostruktury k řízeným mechanickým vlastnostem.

   Disertační práce si klade za cíl zkoumat možnosti manipulace mikrostruktury z hlediska zpevňujících precipitátů a struktury hliníkové matrice ve vícesložkových hliníkových slitinách, aby se dosáhlo širokého spektra mechanických vlastností v rámci jednoho slitinového systému. Nejprve budou systematicky vyhodnoceny kandidátské slitinové systémy s důrazem na koexistenci více konkurenčních precipitujících fází a jejich reakci na různá tepelná zpracování. Následně budou slitinové systémy vykazující největší potenciál pro manipulaci s tvorbou precipitátů vybrány pro systematickou charakterizaci precipitačních sekvencí, povahy jednotlivých zpevňujících fází a jejich vlivu na mechanické chování

   Školitel: Jambor Michal, Ing., Ph.D.

5. Strojově učené meziatomové potenciály pro studium defektů krystalické mřížky

   Algoritmy strojového učení zažívají v současné době velký rozvoj a nachází své uplatnění i v materiálových vědách. S jejich využitím je možné získat informace o meziatomových interakcích, které lze následně využití k počítačovým simulacím rozlehlých systémů a předpovídat jejich vlastnosti na reálných provozních teplotách bez nutnosti experimentální přípravy. Vlastnosti materiálů jsou silně ovlivněny poruchami krystalové mřížky jako jsou atomy nečistot, hranice zrn nebo hranice dvojčatění. Proto je třeba vyvinout takové postupy pro trénováni strojově učených potenciálů, které budou schopny zahrnout i vliv takovýchto defektů.

   Školitel: Zelený Martin, Ing., Ph.D.

6. Vícekomponentní kovové nanokompozity připravené samouspořádávacími procesy.

   Projekt doktorské disertační práce si klade za cíl využít a zkoumat procesy samouspořádávání v pevném stavu vybraných binárních nebo vícesložkových systémů za účelem ovlivnění nanostruktury a výsledných vlastností. Jak ukázaly předběžné experimenty, tyto procesy umožňují tvorbu, v některých případech i hierarchických, nanokompozitů s velikostí částic až 100 nm a různými morfologiemi v nemísitelném binárním systému Cu-Fe a dalších systémech s podobným chováním. Klíčové parametry pro tyto procesy samouspořádávání, jako jsou parametry předběžného zpracování, tepelného a termomechanického zpracování, jakož i vliv mikrolegování, budou na zmíněných systémech postupně zkoumány. Na základě těchto poznatků budou průběžně hledány a zkoumány další kovové binární a/nebo vícesložkové systémy s důrazem na ovlivnění parametrů nanostruktury a dále na zlepšení vlastností zaměřených na pevnost, tažnost a odolnost proti lomu.

   U doktoranda se předpokládá osvojení a aktivní užívání software pro termodynamická modelování rovnovách, popisy termodynamických podmínek a kinetiky fazových přeměn včetně spinodálního rozpadu, strukturně analytické práce a postupy práškové metalurgie. Výhodou bude rovněž znalost mechanismů plastické deformace a orientace v základních mechanických vlastnostech.

   Školitel: Dlouhý Ivo, prof. Ing., CSc.